二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置

摘要

本发明提出一种二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置，二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置包括：具有填装二维地质模型的模型主体、盖板和带活塞的压板，盖板由透明玻璃制成并具有支撑二维地质模型的支撑面，二维地质模型位于盖板和带活塞的压板之间，带活塞的压板将二维地质模型挤压在盖板上。本发明通过活塞对二维地质模型压实，避免了因二维地质模型压实过量导致可视盖板形成破裂而损坏仪器的情况；避免了因二维地质模型压实不足而产生明显可见的变形或垮塌导致模型填装失败的情况；解决了因二维地质模型压实不足而产生不可见的变形或垮塌导致运移输导体系不可预见的多解性问题，保证了实验现象和实验结果的真实性。

说明书

技术领域

本发明涉及油气成藏研究技术领域，涉及一种二维油气运聚可视物理模拟装置，尤其 涉及一种二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置，用于研究油气在不同地质体中的运 移和聚集情况。

背景技术

随着科技的进步，在油气成藏研究中很多地质模式都在实验室中实现，而且通过实际 地质特征研究与物理模拟实验研究相结合，又形成了一些新的理论指导油气勘探，并发挥 了重要的作用。

对于二维油气运聚可视模型的研发来说，目前最大的缺陷是的无论是用有机玻璃制作 的砂箱模型还是用不锈钢和钢化玻璃制造的二维模型都不能实现对填装的地质模型进行加 压，这导致模型内设置的不同地质体的孔渗性非常好，与地下的地质情况相差太大，很难 形成类比，甚至是当模型变化角度时设置的地质体会发生变形或者垮塌。

目前，用不锈钢和钢化玻璃制造的二维模型通常是用旋拧螺丝的方式给模型加压，但 是这种方式的结果可能出现螺丝拧到底能无法压实模型，或者压实过猛，导致钢化玻璃制 作的视窗形成破裂而损坏仪器设备。因此如何实现二维可视模型的加压压实是二维可定量 挤压油气运聚可视物理模拟装置需要解决的一个技术问题。

专利号为01264259.2，名称为二维油气运移和聚集模拟实验装置的中国实用新型专利 曾公开了一种二维油气运聚模型，该专利用来模拟地质构造发生变化前后的油气运移、聚 集保存和破坏的过程，例如，模拟造山运动，模拟地质层的侧向变形，但该专利不能对地 质体或模型进行前后方向的压实，不能压实地质模型，即该专利不能在透明的面板上施压 以进行实验观察，只能通过透明的前面板观察侧向的地质构造发生的变形情况等。另外， 该专利只能利用钢化玻璃进行观察，该钢化玻璃不能承受压实地质模型的压力。

发明内容

本发明提供一种二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置，以解决填装的二维地质 模型因压实不足而产生变形或垮塌以及因模型压实过量导致可视顶板形成破裂而损坏仪器 的情况。

为此，本发明提出一种二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置，所述二维可定量 挤压油气运聚可视物理模拟装置包括：具有填装二维地质模型的模型主体、盖板和带活塞 的压板，所述盖板由透明玻璃制成并具有支撑所述二维地质模型的支撑面，所述二维地质 模型位于所述盖板和带活塞的压板之间，所述带活塞的压板将所述二维地质模型挤压在所 述盖板上。

进一步地，所述盖板上设置有提高所述透明玻璃抗压能力的光栅压板。

进一步地，所述模型主体为箱型，所述带活塞的压板与所述盖板分别位于所述二维地 质模型两侧并且相互平行，所述带活塞的压板与所述盖板封闭所述模型主体，所述带活塞 的压板的挤压方向垂直所述盖板。

进一步地，所述二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置还包括：支撑所述模型主 体的模型支架，所述模型支架上设有模型支承轴，所述模型主体通过所述模型支承轴铰接 在所述模型支架上。

进一步地，所述二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置还包括：所述二维地质模 型中的呈点状分布的注入/采出口。

进一步地，所述二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置还包括：贯穿所述模型主 体呈线型分布的注入/采出管，所述注入/采出管平行所述盖板。

进一步地，所述光栅压板为由不锈钢制成的网格状板，所述光栅压板的厚度小于等于 1cm。

进一步地，所述带活塞的压板包括：活塞和与活塞连接的压板，所述活塞为液压驱动 并受导向杆控制直线移动。

进一步地，所述二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置还包括：设置在所述光栅 压板与所述盖板之间的缓冲板。

进一步地，所述缓冲板由透明的树脂材料制成，所述缓冲板的厚度小于等于1mm。

本发明通过带活塞的压板对二维地质模型压实，解决了因二维地质模型压实不足而产 生变形或垮塌以及因二维地质模型压实过量导致可视顶板形成破裂而损坏仪器的情况，不 仅可以完成油气二次运聚可视物理模拟实验，而且可以实现对模型的定量挤压，更好地将 油气二次运聚物理模拟实验与地下地质条件相结合，完善油气二次运聚可视化物理模拟研 究的手段。

进而，所述盖板上设置有提高所述透明玻璃抗压能力的光栅压板。

进而，在所述光栅压板与所述盖板之间设置缓冲板。缓冲板能够在不影响模型密封性 的情况下，缓冲和均衡盖板和光栅压板所受的压力。

进而，所述模型主体还包括：从所述模型主体的侧向贯穿所述模型主体的注入/采出管， 这样，可以线性注入油气，研究线性注入的条件下，油气的二次运移与聚集过程。

附图说明

图1从主视方向示出了根据本发明实施例的二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装 置的结构示意图；

图2从侧视方向示出了根据本发明实施例的二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装 置的结构。

附图标号说明：

1-模型支架，2-支承座及锁紧机构，3-模型支承轴，4-注入/采出口，5-注入/采出管，6- 光栅压板，7-盖板，8-主螺栓，9-反顶螺栓，10-扶正块，11-支承杆，12-压板，13-主螺 栓，14-密封垫，15-密封组合件，16-压板，17-活塞，18-模型主体，19-密封垫，20-缓冲 板，22-密封组合件，23-导向杆，24-导向滑套25-注入/采出口26-活塞挤压口(注油/ 泄油口)，71-二维地质模型

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的 具体实施方式。

图1和图2分别从主视方向和侧视方向示出了根据本发明实施例的二维可定量挤压油 气运聚可视物理模拟装置的结构，如图1和图2所示，根据本发明实施例的二维可定量挤 压油气运聚可视物理模拟装置包括：具有填装二维地质模型71的空间的模型主体18、盖 板7和带活塞17的压板16，所述盖板7由透明玻璃制成并具有支撑所述二维地质模型71 的支撑面，所述二维地质模型71位于所述盖板7和带活塞的压板16之间，所述带活塞的 压板16将所述二维地质模型71挤压在所述盖板7上。

本发明的模型主体18与现有技术的主要区别在于，面对盖板7的带活塞的压板16可 以压实所述二维地质模型71，模型主体18的其余结构，均可以采用现有的模型主体，例 如，模型主体采用箱型结构的密封结构，具有容纳二维地质模型71的箱型空间。盖板7可 以为高强度钢化玻璃，模型主体四个角，设计成圆弧过渡，密封可靠。

进一步地，如图2所示，带活塞的压板16与所述盖板7分别位于所述二维地质模型两 侧71并且封闭所述模型主体18的侧向，带活塞的压板16的挤压方向垂直所述盖板7。所 述活塞17为液压驱动，所述活塞17受导向杆23控制直线移动，所述导向杆23垂直所述 活塞16。压板16为矩形活塞17的活动板，矩形活塞17还具有压板12，压板12为活塞 17的固定板，压板16与压板12相互平行并形成容纳液压流体的矩形空间，活塞17还具 有挤压口21，用于注入或泄出液压流体。活塞17通过密封垫14、密封组合件15和密封组 合件22形成密封空间，并且活塞17通过主螺栓13固定在模型主体18上。压板12通过支 承杆11支撑在扶正块10上，扶正块10对推板12其扶正和支撑的作用。在导向杆23、支 承杆11和扶正块10的作用下，能够稳定的实现对二维地质模型71的挤压并可以控制压力。

进一步地，所述盖板7上设置有提高所述透明玻璃抗压能力的光栅压板6。这样，可 以增加盖板7的抗压能力，在保证盖板7为可视的情况下使盖板7承受较大压力，满足二 维地质模型71得到压实的实验条件。所述光栅压板6为由不锈钢制成的网格状板，所述光 栅压板的厚度小于等于1cm。如图1所示，光栅压板6贴在盖板7上并通过密封垫19和反 顶螺栓9固定在模型主体18的边框上，光栅压板6网格状的结构可以增加对由透明玻璃制 成的盖板7的支撑力，从而分散承担来自活塞17对盖板7的压力，这样，盖板7的支撑面 积从原来只由密封垫19处的边框面积增加到光栅压板7的全部表面积，因而，盖板7的承 压能力大大增强。

进一步地，为了避免因光栅压板6表面轻微的不平整导致盖板7承压不均匀而受损的 情况，所述二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置还包括：设置在所述光栅压板6与 所述盖板7之间的缓冲板20。缓冲板20为具有缓冲作用的材料制成，以缓冲和均衡盖板7 和光栅压板6所受的压力，但不影响模型的密封性能。进一步地，所述缓冲板20由透明的 树脂材料制成，例如，可以采用现有技术的各种合适材料。

进一步地，如图2所示，所述压板16平行所述盖板7并且所述活塞17的挤压方向垂 直所述盖板7。这个方向的挤压完全不同于现有技术，例如专利号为01264259.2的中国专 利，本发明是对盖板7(透明板)施加压力，而现有技术，例如专利号为01264259.2的中 国专利都是对模型主体的侧向施加变形压力，没有对盖板7(透明板)施加压力。

进一步地，如图1所示，所述二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置还包括：支 撑所述模型主体18的模型支架1，所述模型支架1上设有模型支承轴3，所述模型主体18 通过所述模型支承轴3铰接在所述模型支架1上。模型主体18可轴向180°旋转，可示值 并锁紧，能够实现在不同倾角下进行实验。

进一步地，模型主体18所述模型主体为箱型，所述盖板7和所述压板16分别为所述 箱型的底面和顶面，所述二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置还包括：从所述模型 主体18的侧向伸入所述二维地质模型中的注入/采出口4，所述注入/采出口4平行所述盖 板7。如图1和图2所示，模型主体18侧面设20个注入/采出口(上下各6个，左右各4 个)，设计规格为Φ3mm，注入/采出口从垂直模型主体18的顶面或底面引出，其引出结 构保证在模型最高运行温度和最高运行压力下不渗漏；注入/采出口要具有防砂功能，在实 验过程中确保不出砂。注入/采出口4是向模型主体18注入和采出流体的通道，通常，注 入/采出口4呈点状分布，与模型主体18内壁平齐，起到注入/采出流体的作用。

进一步地，如图1和图2所示，所述二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置还包 括：从所述模型主体18的侧向贯穿所述模型主体的注入/采出管5，所述注入/采出管5平 行所述盖板7。这样，可以线性注入油气，研究线性注入的条件下，油气的二次运移与聚 集情况。注入/采出管5与注入/采出口4的区别在于，注入/采出管5从所述模型主体18 的左侧侧向贯穿所述模型主体从所述模型主体18的右侧穿出，而注入/采出口4与模型主 体18内壁平齐，并不从模型主体18穿出。注入/采出管5上可以设置很细的线性割口，以 实现线性注入/采出，当然，注入/采出管5要具有防砂功能，在实验过程中确保不出砂， 例如在注入/采出管5上设置的线性割口上包裹相应目数的不锈钢网。

本发明的模型主体18的有效空间510×330×40mm；最高工作温度150℃；最高工作 压力1MPa。本发明的二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置例如还包括：透过盖板7 对模型主体18拍照的数码摄像机和数码照相机，以对整个实验过程进行实时记录。本发明 的模型主体18还可以设置压力测点，用于监测实验过程中地质模型不同构造部位的压力变 化情况。

本发明促进了二维油气运聚可视物理模拟实验研究，通过一系列模拟实验，在致密砂 岩气成藏机制研究方面，分析了渗透率级差控制储层含气性的动力学机制。模型主体不仅 实现了可视化实验方案，而且通过采用盖板的活塞定量加压的方式压实模型，解决了因模 型压实不足而产生变形或垮塌以及因模型压实过量导致可视顶板形成破裂而损坏仪器的情 况。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明 的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明 的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。